南江滑坡群体积的BP神经网络模型与预测

基于南江县境内244个典型土质滑坡统计样本,利用BP神经网络模型,采用3种不同的方案(基于不同的评价参数)对滑坡体积进行预测。方案一选取坡高、坡度、坡向、高程、植被覆盖率、岩层倾向、岩层倾角等7项评价参数;方案二选取坡高、坡度、坡向、岩层倾向、岩层倾角等5参数;方案三选取坡高、坡度、坡向等3参数。研究结果表明:3种方案建立的BP神经网络模型都具有较高的可靠性,其预测结果都可以较好地逼近真实滑坡体积值,BP神经网络能有效应用到滑坡体积预测中;3种方案预测值与实际值基本吻合,且两者间的相关系数分别为0.87083,0.90826,0.86119,评价参数的合理选择对滑坡体积预测的准确性有着重要的影响;方案二的相关系数最高,其预测准确性最好,这表明坡高、坡度、坡向、岩层倾向、岩层倾角是影响滑坡体积的重要因素,植被覆盖率和高程为其次要影响因素。     

扩展型Boussinesq水波方程的混合求解格式

为高效求解扩展型Boussinesq水波方程,建立了基于有限差分和有限体积方法的混合数值格式。将一维控制方程写为守恒形式,方程中通量部分采用有限体积方法求解,剩余部分采用有限差分方法求解。其中,有限体积方法采用Godunov类高分辨率格式,并结合HLL(Harten-Lax and van Leer)式黎曼问题近似解求界面数值通量,黎曼问题界面左右变量通过高精度状态插值方法(MUSCL)构筑。有限差分方法则采用具有二阶精度的中心差分公式进行。采用具有TVD(Total Variation Diminishing)性质的三阶龙格-库塔多步积分法进行时间积分。对数值模式进行了验证,数值结果同解析解或实验数据吻合良好。     

加载速度对岩样全部变形特征的影响

利用编制的计算平面应变压缩岩样轴向、侧向、体积应变及泊松比的FISH函数,采用FLAC模拟了加载速度对剪切带图案及岩样全部变形特征的影响。在峰前及峰后,本构模型分别取为线弹性及莫尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型。加载速度较低及适中时,岩样发生单剪切破坏,剪切带倾角及宽度不受加载速度影响,应力-轴向应变曲线及应力与侧向应变曲线软化段的斜率不依赖于加载速度;高加载速度使岩样发生X型剪切破坏,两种曲线软化段较平缓;在相同的轴向应变时,高加载速度使剪切带长度降低。随着加载速度的增加,岩样失稳破坏的前兆越来越明显,当加载速度较高时,前兆反而不明显,这是由于应力存在较大的波动,导致不正确地估计了应力峰值所对应的轴向应变。在应变软化阶段,高加载速度使侧向应变与轴向应变曲线、泊松比与轴向应变曲线及体积应变与轴向应变曲线变平缓,也使体积应变与轴向应变曲线的峰值及对应的轴向应变增加。     

深层离散裂缝油藏多尺度流固耦合数值模拟方法

深层离散裂缝油藏介质类型多、尺度变化大，存在离散介质与连续介质，且高压下介质易变形，对压力敏感，现有的油藏数值模拟方法虽然考虑了离散介质，但没有考虑裂缝变形的影响，方法不再适用，为此创建了深层离散裂缝油藏多尺度流固耦合数值模拟方法。首先，提出了基质、微裂缝、中小尺度裂缝和离散裂缝的分尺度模拟方法，建立了多尺度离散裂缝网络流固耦合模型。其次，创建了不同尺度离散裂缝流固耦合数学模型，针对不同尺度裂缝中流体流动和应力敏感特点分别考虑压力敏感或流固耦合：微裂缝存在应力敏感，与基质一起采用压力敏感方法来处理，建立压缩系数计算方法；中小尺度裂缝随油田开发容易闭合，提出采用裂缝开启闭合计算方法，建立裂缝开启闭合的计算模型；离散裂缝控制着流体流动方向和规模，同时裂缝容易填充，需要采用流固耦合处理，建立流固全耦合数学模型。再次，建立了有限体积和有限元数值模型，流动问题采用有限体积法进行离散，应力问题采用有限元法进行离散，并通过收敛性相对较好的全隐式数值求解方法进行求解。最后，通过理论模型与实际油藏模型进行方法验证：采用二维固结模型数值计算结果能够较好吻合理论解，验证了方法的正确性；采用实际油藏模型计算，...     

气煤叠置区埋地管道的保护煤柱优化设计及多参量演化规律研究

为了优化采煤沉陷区内浅埋管道保护煤柱的宽度，以鄂尔多斯盆地气煤重叠区为工程背景，通过概率积分法提出了管道拉伸应变的理论算法。结合拉伸应变极限建立了沉陷区内管道保护煤柱宽度的预测方法模型，并采用数值分析和工程应用等方法进行对比验证，分析了工作面推进过程中邻近埋地管道的拉伸应变、体积应变和剪切应变等参量的分布演化规律。结果表明：预测方法在确保管道安全的前提下，缩短了管道保护煤柱的宽度，提高了煤炭资源的采出率。随着工作面与管道间水平距离的减小，管道整体的拉伸量、拉伸应变呈指数函数增长；拉伸增量呈现先增大后减小的趋势。工作面向管道靠近过程中，管道轴向上的体积应变分布呈现“V”形、环向上呈现“M”形。管道轴向上的剪切应变分布呈现“W”形、环向上大致呈现“一”形。工作面推进过程中，管道的体积应变和剪切应变均与工作面及管道间的距离呈指数函数关系。管道最易发生破坏的位置处于沉陷区中心和边缘，类似工况需要重点关注。预测方法的应用有利于实现油气煤资源的精准协调开采，而多参量的力学规律研究则有助于对管道的预防性维护和预测结果的修正提供决策支持。     

多目高速摄影相机的水中微气泡参数测量

针对水中微气泡识别测量精度低的问题，该文提出一种基于多目高速摄影测量的水中微气泡参数测量方法，首先利用4台工业高速摄影相机搭建了多目摄影测量气泡观测系统，对水中的微气泡进行了采集，然后通过4台相机的正交双目测量技术计算出气泡的三维位置，并基于轮廓视觉包络方法对其三维模型进行了重建。在此基础上，通过测量生成的三维模型获取了气体夹带气泡的轨迹和气体夹带气泡的体积。实验表明，该方法在测量单个气泡体积的误差仅为0.31 mm³,气泡个数的识别率高达99%,准确率为98.3%。说明该文提出的方法能有效地模拟出三维气泡的运动过程和轨迹，并精确获取气泡的体积。     

一次雹灾天气过程的三体散射研究

利用自动气象站资料、CINRAD/CD多普勒雷达资料、实地冰雹调查资料及NCEP/NCAR再分析资料，分析2020年一次呼和浩特市托克托县地区强冰雹事件发生时出现的三体散射与风暴云团三维结构、发展特征，结果表明：（1）C波段雷达较S波段雷达容易出现三体散射。（2）三体散射现象和55 dBZ或60 dBZ等强回波密切相关，尤其是60 dBZ强回波出现时，三体散射现象也随之出现。（3）从三体散射与冰雹云体积变化情况来看，60 dBZ冰雹云体积即使在50 km3以下也会出现三体散射。（4）在本个例中发现多重三体散射，其特征是在雷达径向上三体散射长度较长，为强回波距地高度的3~5倍，随着多重散射次数的增加，散射越来越弱，故多重三体散射强度沿着强回波径向上逐渐减弱。（5）三体散射现象首次出现后，开始出现冰雹,下沉气流使冰雹云回波顶高迅速下落，其中60 dBZ回波顶高下落最为明显，垂直厚度减少最为严重。大冰雹降落后60 dBZ回波底高迅速抬升,体积急剧减小,之后风暴云团回波顶高、体积进入平稳阶段。